Приложение Е (обязательное). Расчет устойчивости пород и нагрузок на крепь горизонтальных, наклонных выработок и камер

Приложение Е
(обязательное)

Расчет
устойчивости пород и нагрузок на крепь горизонтальных, наклонных выработок и камер

Е.1 Расчет устойчивости пород и их смещений

В качестве критерия устойчивости пород следует принимать значение их смещений U на контуре поперечного сечения выработки за весь срок ее эксплуатации без крепи в соответствии с таблицей Е.1.

Таблица Е.1

Категория устойчивости пород	Оценка состояния устойчивости пород	Смещение U, мм
		Осадочные породы (песчаники, алевролиты, аргиллиты, известняки, уголь и др.)	Изверженные породы (граниты, диориты, порфириты и др.)	Соляные породы (каменная соль, сильвинит, карналит и др.)
I	Устойчивое	До 50	До 20	До 200
II	Среднеустойчивое	Св. 50 до 200	Св. 20 до 100	Св. 200 до 300
III	Неустойчивое	" 200 " 500	" 100 " 200	" 300 " 500
IV	Очень неустойчивое	Св. 500	Св. 200	Св. 500

Отнесение выработки к той или иной категории устойчивости следует проводить по абсолютному значению максимальных смещений пород на контуре поперечного сечения, которое определяют дифференцированно в кровле, почве и боках выработки.

Значение смещения U для горизонтальных и наклонных выработок, расположенных в осадочных и изверженных породах и вне зоны влияния очистных работ, следует определять по формуле

, (Е.1)

где - смещение пород, мм, принятое за типовое, определяемое по графикам, представленным на рисунке Е.1 в зависимости от расчетного сопротивления пород сжатию и расчетной глубины расположения выработки ;

- коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки относительно простирания пород или основных плоскостей трещиностойкости, определяемый по таблице Е.2.

Таблица Е.2

Направление проходки выработки	Коэффициенты и при углах залегания пород или основных плоскостей трещиноватости, град
	до 20		30		40		50		60		св. 70
По простиранию	1,00	0,35	0,95	0,55	0,80	0,80	0,65	1,20	0,60	1,70	0,60	2,25
Вкрест простирания	0,70	0,55	0,60	0,80	0,45	0,95	0,25	0,95	0,20	0,80	0,15	0,55
Под углом к простиранию	0,85	0,45	0,80	0,65	0,65	0,90	0,45	1,05	0,35	1,10	0,35	0,95

- коэффициент направления смещения пород: при определении смещений со стороны кровли или почвы (в вертикальном направлении) равен 1, при определении боковых смещений пород (в горизонтальном направлении) определяется по таблице Е.2;

- коэффициент влияния размера выработки, определяемый по формуле

, (Е.2)

где b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;

- коэффициент воздействия других выработок, принимаемый для одиночных выработок и камер равным 1,0, для сопряжений с односторонним примыканием выработки - 1,4, для сложных сопряжений с примыканием выработок в виде двустороннего заезда или пересекающихся выработок - 1,6, для параллельных выработок, если расстояние между ними равно или более допустимого , то =1.

Если расстояние между параллельными выработками L менее , то коэффициент определяется по формуле

, (Е.3)

где L - расстояние между выработками, м; - суммарная ширина взаимовлияющих выработок в проходке (вчерне), м;

- коэффициент, определяемый по таблице Е.3;

- коэффициент влияния времени возведения крепи. Для выработок, срок службы t которых более 15 лет, равен 1, при t менее 15 лет определяют по графикам, представленным на рисунке Е.2.

Таблица Е.3

Расчетная глубина расположения выработки от поверхности , м	Коэффициент при расчетном сопротивлении , МПа ()
	для выработок по простиранию				для выработок вкрест простирания
	30 (300)	60 (600)	90 (900)	более 120 (1200)	30 (300)	60 (600)	90 (900)	более 120 (1200)
До 300	3,5 ----- 2,0	1,8 ----- 1,6	1,5 ----- 1,3	1,2 ----- 1,0	1,8	1,5	1,2	1,0
Св. 300 до 600	4,0 ----- 2,5	2,0 ----- 1,8	1,7 ----- 1,5	1,4 ----- 1,2	2,2	1,8	1,5	1,2
" 600 " 900	4,5 ----- 3,0	2,5 ----- 2,1	2,0 ----- 1,7	1,6 ----- 1,4	2,6	2,1	1,7	1,4
" 900 " 1200	5,0 ----- 3,5	3,5 ----- 3,0	2,5 ----- 2,0	1,8 ----- 1,6	3,0	2,5	2,0	1,5
Св. 1200	5,5 ----- 4,0	4,0 ----- 3,5	3,0 ----- 2,3	2,0 ----- 1,8	3,4	2,9	2,4	1,7
Примечание - В числителе для выработок с углом до 35° и в знаменателе - при угле свыше 35°; для наклонных выработок принимают как для горизонтальных, пройденных по простиранию.

Примечания

1 Определение расчетных смещений пород для выработок, располагаемых в зоне влияния очистных работ, должно проводиться по методикам специализированных организаций.

2 Значение смещений U для соляных и подобных им пород следует определять по формуле

, (Е.4)

где - относительные деформации пород за первый год службы выработки, определяемые по графику на рисунке Е.3;

b - ширина выработки в проходке (вчерне), м;

t - срок службы выработки, лет;

- по формуле (Е.1).

Е.2 Расчет давления горных пород на крепь горизонтальных и наклонных выработок

Расчетная нагрузка на все виды крепи, за исключением рамных податливых, определяется дифференцированно в кровле и почве (в вертикальном направлении), в боках (в горизонтальном направлении), а при угле падения пород от 20° до 50° и по нормали к напластованию - по формуле

, (Е.5)

где - нормативная нагрузка на крепь, кПа ();

- коэффициент надежности по нагрузкам, принимаемый по таблице Е.4;

- коэффициент по ответственности, принимаемый для главных вскрывающих выработок равным - 1,1; для остальных - 1;

- коэффициент условий проведения выработок, принимаемый равным 1 при буровзрывном способе, а при комбайновом способе проведения выработок - принимаемый по таблице Е.5.

Примечание - Расчетную нагрузку на рамные податливые крепи определяют по методикам специализированных организаций.

Таблица Е.4

Значение смещения U, мм	Коэффициент
	Главные вскрывающие выработки	Магистральные и другие выработки
От 50	1,25	1,10
Св. 50 до 200	1,10	1,05
" 200 " 500	1,05	1,00
Св. 500	1,00	1,00

Таблица Е.5

Отношение	До 1,6	Св. 1,6 до 2,0	Св. 2,0 до 2,5	Св. 2,5
Коэффициент	0,6	0,8	0,9	1,0

Примечание - ,

Нормативную нагрузку определяют по графику, представленному на рисунке Е.4, в зависимости от смещений U с учетом смещений до установки крепи , сжатия забутовочного материала и конструктивной податливости крепи .

Смещения, происходящие до установки крепи , определяют по формуле

, (Е.6)

где - коэффициент влияния времени на смещение пород, определяют по графику на рисунке Е.5.

Смещения, компенсируемые за счет сжатия забутовочного материала , зависят от сжимаемости материала, толщины забутовочного слоя и расчетной нагрузки на крепь и определяются опытным путем. Для забутовочного материала из дробленых пород при отсутствии опытных данных значение допускается принимать равным 2% толщины забутовочного слоя.

Конструктивную податливость крепи принимают по ее технической характеристике. Для монолитных бетонных и железобетонных типов крепи при определении конструктивной податливости следует учитывать значение усадки и ползучесть бетона при твердении, которые следует принимать: для однопутевых выработок равными 20 мм, для двухпутевых - 40 мм.

Е.3 Определение давления горных пород на крепь камер

Расчет нагрузок на крепь камер следует проводить:

для протяженных камер (при отношении длины камеры к ее ширине более 5) по Е.2;

для камер ограниченной длины по формуле

, (Е.7)

где Р - расчетная нагрузка на крепь выработки, определяемая по формуле (Е.5);

- коэффициент снижения нагрузок на крепь камер, определяемый в зависимости от категории устойчивости пород по рисунку Е.6;

- коэффициент влияния выработок, примыкающих к длинной стороне камеры, определяется в зависимости от соотношения пролетов камеры и примыкающей выработки по таблице Е.6

Таблица Е.6

Отношение		1	2	3	4
Коэффициент	При одностороннем примыкании выработки	1,4	1,2	1,1	1,05
	При двустороннем примыкании выработок	1,6	1,3	1,15	1,1
Примечание - Коэффициент равен 1, если примыкающие выработки расположены с торцов камеры.